Фамилия Нигреева — женская форма, а мужская, Нигреев, образована по одной из самых распространённых в русской ономастике моделей: от прозвища или имени через суффикс -ев. Этот суффикс присоединялся к основам, оканчивающимся на мягкий согласный или на -й, и означал принадлежность: «чей?» — Нигреев, то есть сын или потомок человека по прозвищу Нигрей.

Корень «нигр-» сразу наводит на мысль о латинском niger — «чёрный». Но в русском быту это слово не прижилось, а попало в язык через книжную или научную среду. В XIX веке «негр» как обозначение темнокожего человека было экзотизмом, и прозвище Нигрей в крестьянской или мещанской среде вряд ли дали бы за цвет кожи. Скорее всего, основа — искажённое или диалектное слово. В южнорусских говорах встречается глагол «нигреть» — «шалить, проказничать», а также «нигрить» — «хитрить, лукавить». Отсюда Нигрей — прозвище озорника или плутоватого человека. Есть и другая версия: в некоторых областях «нигрей» называли упрямца, того, кто «ни гри» (ни гу-гу) — молчун, нелюдим.

География фамилии узкая. Нигреевы встречаются преимущественно в Поволжье, особенно в Самарской и Ульяновской областях, а также среди мордвы-эрзи. Это наводит на мысль о финно-угорском следе. В эрзянском языке есть слово «нигре» — «ива, ветла». Прозвище Нигрей могли дать человеку, жившему у ивняка, или тому, кто занимался плетением из лозы. Тогда фамилия Нигреев — русифицированная форма мордовского прозвища, что объясняет её редкость и локальность.

Модель образования через -ев при основе на -й типична для русских фамилий от прозвищ (Козлов — от Козёл, но Нигреев — от Нигрей). Интересно, что фамилия почти не имеет однокоренных «собратьев»: Нигров, Нигриков в документах почти нет. Это говорит о том, что прозвище существовало в узком кругу и не дало большого числа производных. В дореволюционных метриках Нигреевы записаны в основном как государственные крестьяне, то есть предки были не крепостными, а свободными земледельцами или ремесленниками.